(完整版)双足竞步机器人设计与制作技术报告
双足竞步机器人控制系统设计与实现
双足竞步机器人控制系统设计与实现感知模块主要包括视觉传感器、力觉传感器、陀螺仪等。
视觉传感器用于获取机器人周围环境的图像信息，力觉传感器用于感知机器人与环境之间的力，陀螺仪用于感知机器人的姿态和角速度。
感知模块将获取到的信息传输给决策模块进行处理。
决策模块主要包括步态规划、姿态控制等。
步态规划根据机器人所处的环境和任务要求，确定机器人的行走步态。
姿态控制根据机器人的姿态信息，控制机器人的身体动作。
决策模块将计算得到的决策传输给执行模块。
执行模块主要包括运动控制器和执行器。
运动控制器根据决策模块的指令，控制执行器的运动。
执行器是机器人的关节执行机构，通过控制关节的旋转，使机器人能够执行相应的动作。
在双足竞步机器人的控制系统中，需要考虑的问题有很多。
首先，需要考虑如何将感知模块获取到的信息进行融合，从而得到准确的环境状态。
其次，需要设计合理的步态规划算法，确保机器人能够平稳地行走。
同时，需要实时调整机器人的姿态，以适应不同的运动要求。
最后，需要保证控制系统的稳定性和鲁棒性，避免系统因外界干扰而产生故障。
为了验证双足竞步机器人控制系统的设计与实现，可以设计实验，并对实验结果进行分析。
可以通过不同的环境和任务场景，测试双足竞步机器人的行走能力和稳定性。
实验中可以使用运动捕捉系统对机器人的运动进行跟踪，并对机器人的步态和姿态进行分析。
总之，双足竞步机器人控制系统设计与实现需要综合考虑感知、决策和执行等方面的问题。
通过合理的系统设计和实验验证，可以实现双足竞步机器人的准确控制和稳定运动。
双足机器人技术设计
双足技术设计1.引言本文档旨在介绍双足技术设计的细节和要点。
双足是一种仿真人类双腿行走的，具备稳定性、灵活性和智能性。
该文档将涵盖双足的硬件设计、动力系统、步态规划、感知与导航等关键方面的设计内容。
2.双足的硬件设计2.1 机械结构设计2.1.1 身体结构设计2.1.2 关节设计2.1.3 材料选择2.2 传感器选择与布置2.2.1 视觉传感器2.2.2 陀螺仪与加速度计2.2.3 压力传感器2.3 控制器设计2.3.1 控制器类型选择2.3.2 控制器布局与组织3.双足的动力系统3.1 动力源设计3.1.1 电源类型选择3.1.2 电源功率计算3.2 动力传输设计3.2.1 电机类型选择3.2.2 齿轮传动设计3.3 动力控制设计3.3.1 速度控制算法3.3.2 力矩控制算法4.双足的步态规划4.1 步态分析4.1.1 单支撑相与双支撑相4.1.2 步长与步频计算4.2 步态规划算法4.2.1 基于倒立摆模型的步态规划4.2.2 模仿学习算法的步态规划5.双足的感知与导航5.1 视觉感知5.1.1 目标检测与跟踪5.1.2 场景理解与地图5.2 位置定位与姿态估计5.2.1 GPS定位5.2.2 惯性测量单元（IMU）定位5.3 路径规划与控制5.3.1 基于地图的路径规划5.3.2 避障算法设计6.附件本文档涉及的附件包括技术图纸、控制算法代码、测试数据等。
附件的详细内容可在实际项目中进行补充。
7.法律名词及注释- 专利权：对新发明的技术、产品或方法享有的独有权利。
- 商标：用于标识和区分商品或服务来源的符号、标记或名称。
- 著作权：对文学、艺术、科学作品的独立创作享有的法律权益。
双足竞步机器人设计与制作技术报告
双足竞步机器人设计与制作技术报告摘要本报告介绍了双足竞步机器人的设计与制作技术。
首先介绍了双足竞步机器人的背景和应用领域，然后详细讲解了机器人的整体设计思路和关键技术，包括步行算法、动力系统、传感器系统等。
接着介绍了机器人的制作过程和各个部件的选材与制作方法。
最后，对该机器人进行了实验验证和性能评估，并提出了进一步的改进方向。
关键词：双足竞步机器人、设计、制作、技术、步行算法一、引言双足竞步机器人作为一种仿生机器人，可以模拟人类的步行方式，具有广泛的应用前景。
本报告旨在介绍双足竞步机器人的设计与制作技术，为相关领域的研究人员提供借鉴和参考。
二、双足竞步机器人的背景和应用领域双足竞步机器人是一种类似于人类的步行机器人，可以进行类似于人类的步行运动。
由于其具有良好的稳定性和灵活性，因此在许多领域有着广泛的应用前景，如医疗康复、工业生产等。
三、双足竞步机器人的整体设计思路双足竞步机器人的整体设计思路包括步行算法的设计、动力系统的设计和传感器系统的设计等。
步行算法是机器人实现类似于人类步行的关键，通过对人类步行的分析和建模，设计出合适的算法来控制机器人的步伐和平衡。
动力系统是机器人的运动能力的基础，需要选用合适的电机和驱动器来提供足够的动力。
传感器系统用于获取机器人周围环境的信息，需要选用合适的传感器并设计相应的信号处理算法。
四、双足竞步机器人的制作过程双足竞步机器人的制作过程包括选材和制作各个部件、装配和调试等步骤。
选材需要根据机器人的要求选择合适的材料，如轻量化的材料和具有良好刚度的材料。
制作部件需要基于设计图纸进行加工和制造，包括框架、关节和传动装置等。
最后进行装配和调试，确保机器人能够正常运行。
五、双足竞步机器人的实验验证和性能评估对于双足竞步机器人的实验验证和性能评估可以通过搭建仿真平台或实际制作机器人来进行。
通过与人类的步行进行对比，评估机器人的步态和平衡性能。
同时还可以测试机器人在不同地形和环境下的稳定性和适应性。
双足机器人制作实训报告
一、引言随着科技的发展，机器人技术已经渗透到各个领域，其中双足机器人因其独特的结构和工作方式，在行走、平衡控制、避障等方面具有广泛的应用前景。
为了更好地掌握双足机器人的设计与制作技术，提高动手能力和创新意识，我们小组在指导老师的带领下，开展了双足机器人制作实训。
二、实训目的1. 了解双足机器人的基本原理和结构特点。
2. 掌握双足机器人的设计方法和制作流程。
3. 提高动手能力和创新意识，培养团队协作精神。
4. 通过实训，提高对机器人技术的认识和兴趣。
三、实训内容1. 需求分析：根据实训要求，我们小组对双足机器人的功能和性能进行了详细分析，确定了以下设计目标：- 机器人能够实现基本的行走和平衡控制。
- 机器人具有一定的避障能力。
- 机器人结构简单，便于制作和调试。
2. 方案设计：根据需求分析，我们小组提出了以下设计方案：- 机器人采用双足结构，模拟人类行走方式。
- 机器人采用步进电机作为驱动装置，实现行走和平衡控制。
- 机器人采用Arduino单片机作为控制核心，实现各项功能的协调与控制。
- 机器人采用红外传感器进行避障。
3. 元器件选型：根据设计方案，我们小组选用了以下元器件：- 步进电机：用于驱动机器人的行走和平衡控制。
- Arduino单片机：作为控制核心，实现各项功能的协调与控制。
- 红外传感器：用于检测周围环境，实现避障功能。
- 亚克力板：用于制作机器人的外壳和结构件。
- 伺服电机：用于控制机器人的腿部运动。
4. 制作过程：- 机械结构设计：我们小组使用AutoCAD软件进行了机器人的机械结构设计，包括腿部、躯干、头部等部分。
- 结构件加工：根据设计图纸，我们小组使用激光切割机将亚克力板切割成所需的形状，并进行了打磨和组装。
- 电路设计：我们小组设计了机器人的电路图，包括电机驱动电路、单片机控制电路、传感器电路等。
- 组装与调试：我们将所有元器件按照电路图连接起来，并进行组装和调试，确保机器人能够正常工作。
小型舞蹈双足机器人的设计及实现
小型舞蹈双足机器人的设计及实现
导言
随着科技的不断发展，机器人已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
在舞蹈领域，
机器人也开始发挥重要的作用，可以通过编程和控制实现各种舞蹈动作。
本文将设计和实
现一个小型舞蹈双足机器人，通过结合机械结构设计、电子控制系统和编程算法，实现机
器人的舞蹈动作。
一、机器人的设计
1. 机械结构设计
机器人的机械结构设计是实现舞蹈动作的基础。
我们设计一种双足机器人，可以在平
稳的地面上进行舞蹈动作。
机器人的双足结构采用轻量、坚固的材料制作，同时保证机器
人的平衡性和稳定性。
双足机器人的关节部分采用柔性材料设计，可以实现多种舞蹈动作。
双足机器人的步态设计要符合舞蹈的节奏和韵律，能够实现舞蹈动作的美感和流畅度。
2. 电子控制系统设计
机器人的电子控制系统是实现舞蹈动作的关键。
我们设计一种基于脉冲宽度调制（PWM）的双足机器人控制系统，可以实现机器人的步态控制和舞蹈动作的编程控制。
控制系统采
用微处理器作为核心控制单元，可以实现舞蹈动作的实时控制和优化调整。
控制系统还需
要包括传感器模块，能够实时监测机器人的姿态和环境信息，保证机器人的稳定性和安全性。
3. 编程算法设计
机器人的舞蹈动作是通过编程算法进行控制和实现的。
我们设计一种基于动作规划和
运动控制的编程算法，可以实现机器人舞蹈动作的优化和实时调整。
编程算法需要考虑机
器人的动力学特性和机械结构特点，能够有效控制机器人的步态和姿态，实现各种舞蹈动作。
双足竞步机器人智能步行者技术报告
WORD资料下载可编辑双足竞步机器人智能步行者技术报告目录摘要 (II)目录 ................................................................................................................................................ I II 第一章引言 ............................................................................................................................. - 1 -1.1机器人控制技术的国内外研究现状......................................................................... - 1 -1.2双足机器人的特点 .................................................................................................... - 1 -1.3机器人的发展趋势 .................................................................................................... - 2 - 第二章机械机构设计 ............................................................................................................. - 3 -2.1固件选型与安装 ........................................................................................................ - 3 -2.2固定件实物图 ............................................................................................................ - 4 -2.3安装步骤 .................................................................................................................... - 4 - 第三章电路硬件设计 ............................................................................................................. - 5 -3.1最小系统板 ................................................................................................................ - 5 -3.2电源模块 .................................................................................................................... - 6 -3.3电机模块 ................................................................................................................... - 7 -3.4循迹模块 (7)第四章软件设计 ..................................................................................................................... - 8 -4.1逻辑机构图 ................................................................................................................ - 8 -4.2软件的实现方法 ........................................................................................................ - 9 - 第五章步态规划设计 (11)第六章总结 ........................................................................................................................... - 12 -6.1不足以及改进 .......................................................................................................... - 12 -附录A部分程序源码..................................................................................................... - II - 附录B电路板设计原理图............................................................................................ - IV -第一章引言1.1机器人控制技术的国内外研究现状双足机器人是当今机器人研究领域最为前沿的课题之一，它集机械、电子、计算机、材料、传感器、控制技术及人工智能等多门学科于一体，是一个国家高科技实力的重要标志。
双足机器人参数设计及步态控制算法
制算法的改进方向，为未来的研究提供参考。
05
结论与展望
研究工作总结
01
参数设计优化
通过深入研究双足机器人的动力学特性和运动学要求，我们成功优化了
机器人的各项参数，包括惯性参数、连杆长度、关节角度范围等，从而
提升了机器人的稳定性和运动效率。
02
步态控制算法开发
我们开发了一种基于深度强化学习的步态控制算法，该算法能够根据不
VS
控制硬件
双足机器人的控制系统硬件需要具备足够 的计算能力和实时性能，以支持复杂的步 态控制算法和传感器数据处理。选择高性 能的处理器和专用的运动控制芯片，可以 确保机器人对行走指令的快速响应和精确 执行。
动力系统设计参数
要点一
能源供应
双足机器人的动力系统需要为其提供足够的能源供应，以 确保持续稳定的行走能力。选择合适的电池类型和容量， 以满足机器人的能量需求，并在必要时进行能源管理和优 化，以延长机器人的行走时间。
步态稳定性与优化
步态稳定性分析
通过建立机器人的稳定性判据，分析不同步态下的稳定性，为步 态控制算法提供理论指导。
最优控制
以能量消耗、行走速度等为目标函数，通过优化算法求解最优步态 控制策略，实现机器人的高效行走。
仿生学优化
借鉴生物行走的步态特征，对机器人的步态进行优化，提高机器人 在复杂环境中的行走性能。
意义
双足机器人具有人类类似的行走能力，能够在复杂地形中进行灵活移动，这对 于救援、探索等任务具有重要意义。同时，研究双足机器人也有助于我们更深 入地理解人类行走的机理。
双足机器人的应用领域
01
02
03
04
救援领域
在灾难救援场景中，双足机器 人能够跨越障碍，进入危险区
双足竞步机器人设计与制作技术报告
双足竞步机器人设计与制作技术报告一、引言二、设计原理1.动力系统2.传感系统3.平衡控制系统平衡是双足机器人最基本的功能之一、平衡控制系统基于双足机器人的运动状态及传感器信息，通过反馈控制算法实现平衡控制，使机器人能够保持稳定的步态。
4.步态控制系统步态控制系统主要通过控制机器人的下肢运动，完成双足的协调步行。
常见的步态控制算法有离散控制、预先编程控制、模型预测控制等。
三、制作过程1.机械结构设计2.电子系统设计电子系统设计主要包括电路设计和控制系统设计。
电路设计需要根据机器人的运行需求进行电源和信号处理电路的设计。
控制系统设计需要根据机器人的传感信息和控制算法，选择合适的控制器和通信模块。
3.程序开发与调试程序开发是制作双足竞步机器人不可或缺的一步。
在程序开发过程中，需要针对平衡控制、步态控制和传感器数据处理等方面进行编程，并进行相应的调试与优化。
四、技术难点与解决方案1.平衡控制技术2.步态规划与控制技术步态控制是双足竞步机器人实现协调步行的关键。
根据机器人的设计和运行需求，选取合适的步态控制算法，并进行动态规划和控制，可以实现优化的步态控制。
3.动力系统设计与电路优化机器人的动力系统设计要考虑电机选择、电机驱动电路和电源供应等多个方面。
同时，还需要对电子电路进行优化，减小功耗和提高效率，以提高机器人的运行时间和性能。
五、总结双足竞步机器人的设计与制作技术包括机械结构设计、电子系统设计、程序开发与调试等多个环节。
通过充分考虑机器人的平衡控制和步态控制等关键技术，可以设计出性能优良的双足竞步机器人。
但是，在设计与制作过程中还需要不断尝试与改进，以逐步优化机器人的性能。
综合设计两足步行机器人
方案二的步行特点
设计方案的评价与选择
对于腿部机构的设计，通过对方案一二的综合分析还考虑，建 立了综合评价指标如下：
评价项目
得分等级
评价尺度
目标完成情况F1 行走稳定程度F2
逼真程度F3 复杂程度F4 机构可调性能F5
完全实现功能要求
10
基本实现功能要求
5
部分实现功能要求
2
不能实现功能要求
0
非常稳定
推程采用正弦加速度运动规律，即 s h[( ) 1 sin( 2 )] 0 90
0 2
0
推程角定为90度，那么
s h[( ) 1 sin( 2 )] 90 2 90
0 90
由于大腿需要在抬高的同时小腿伸展过程中保持不动，所以腿 需要在空中停留数秒，故采用了大腿凸轮的的远休止过程，此时
No Image
此过程及为小腿的弯曲过程；
当小腿弯曲一定程度后需要及时伸展着地，以便另一只脚的运动，故
小腿弯曲后凸轮应立即回程，回程角定为90度，故 采用等加速运动规律，即：
(完整版)双足竞步机器人设计与制作技术报告
中国矿业大学徐海学院双足竞步机器人设计与制作技术报告队名：擎天柱班级：电气13-5班成员：郭满意游世豪侯敏锐唐丽丽侯伟俊王胜刘利强杨光题目：双足竞步机器人任课教师：***2015 年12月双足竞步机器人设计与制作任务书班级电气13-5班学号22130263 学生姓名郭满意任务下达日期：2015年10月16 日设计日期：2015 年11 月1 日至2014年12月31日设计题目：双足竞步（窄足）机器人的设计与制作设计主要内容和完成功能：1、双足竞步机器人机械图设计；2、双足竞步机器人结构件加工；3、双足竞步机器人组装；4、双足竞步机器人电气图设计；5、双足竞步机器人控制板安装；6、整机调试7、完成6米的马拉松比赛。
教师签字：摘要合仿人双足机器人控制的机构。
文章首先从机器人整体系统出发，制定了总体设计方案，再根据总体方案进行了关键器件的选型，最后完成了各部分机构的详细设计工作。
经过硬件设计、组装；软件设计、编写；整体调试，最终实现外型上具有仿人的效果，在功能上完全满足电气各部件机载化的安装要求。
本文介绍一个六个自由度的小型双足机器人的设计、调试与实现。
包括机械结构设计、电路设计与制作，机器人步态规划算法研究，利用Atmega8 芯片实现了对六个舵机的分时控制，编写 VC 上位机软件,通过串口通信对双足竞步机器人进行调试，通过人体仿生学调试出机器人的步态规划。
实现了双足竞步机器人稳定向前行走、立正。
关键词：双足机器人、机械结构目录1 系统概述 (1)2 硬件设计 (2)2.1机械结构 (2)3.2 PC 上位机调试软件设计 (4)4 系统调试 (5)5 结束语 (6)6 参考文献 (7)7 附录 (8)7.1源程序 (8)7.2相关图片 (9)1 系统概述针对项目根据实际拟订目标，结合我们所学知识，从仿人外形和仿人运动功能实现，首先确定了双足双足机器人自由度。
双足机器人的机构是所有部件的载体，也是设计两足双足机器人最基本的和首要的工作。
(word完整版)双足竞步机器人技术总结报告,推荐文档
双足竞步机器人技术总结报告编制单位：侏罗纪工作室作者：侯兆栋版本：V0.1发布日期：2010-8-20审核人：批准人：•引言2010年中国机器人大赛已经结束，回顾整个比赛及赛前调试过程，我们遇到了很多问题，下面就将我们遇到的问题做一分析和总结，并提出改进方案，对我们以后的工作有所帮助。
•遇到的问题及原因分析•机器人稳定性不好机器人在走路的过程中不稳，比较晃。
造成此问题的原因有两个：1.机器人高度过高。
由于我们用成型的U型套件，套件高度是固定的，我们必须将腿做成一定的高度才能保证腰翻下去不压脚；下面两个套件决定了腰的高度，所以总体下来我们的机器人高度比较高，导致机器人重心比较高，平衡性不好，造成不稳定。
2.步态设计不合理。
在动作上需要6个舵机同时配合，要做到很协调，还是很有难度的，某个舵机的角度，速度都会对整个机器人的行走造成影响，这也是造成机器人走路不稳定的原因。
•舵机控制问题舵机控制原理控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压。
它内部有一个基准电路，产生周期为20ms，宽度为1.5ms的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。
最后，电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。
当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为0，电机停止转动。
电源线和地线用于提供舵机内部的直流电机和控制线路所需的能源．电压通常介于4～6V，一般取5V。
注意，给舵机供电电源应能提供足够的功率。
控制线的输入是一个宽度可调的周期性方波脉冲信号，方波脉冲信号的周期为20 ms(即频率为50 Hz)。
当方波的脉冲宽度改变时，舵机转轴的角度发生改变，角度变化与脉冲宽度的变化成正比。
•上电机器人乱动问题在于上电程序初始化时，没有给出一个确定的值来产生一个确定的脉冲，脉冲给舵机后，舵机状态不定，就出现了乱动的现象。
•舵机抖动在调试过程中，舵机出现抖舵的问题，主要原因有：1、控制板供电电源电压不足控制板供电电源电压不足，引起芯片电源电压不稳定，导致输出脉冲抖动，测得当供电电压降低到5V以下经过78M05稳压，再经过ASM1117稳压后，输出脉冲高电平电压再2.5V左右，是一不可靠的高电平，输入舵机控制电路后，输出的直流偏置电压不准确，导致舵机抖动。
双足竞步机器人设计与制作技术报告模板
双足竞步机器人设计与制作技术报告模板一、引言二、设计原理1.步态模拟双足竞步机器人的关键技术之一是步态模拟。
通过传感器和控制算法，机器人能够模拟人类的步态，并在不同的地形和速度下保持稳定。
这一设计原理是基于人体力学和动力学的研究，通过对关节和肌肉的仿真，实现了机器人的步态模拟。
2.传感器和控制系统双足竞步机器人需要通过传感器来感知外界环境，并通过控制系统来进行运动控制。
常用的传感器包括倾斜传感器、力/力矩传感器和视觉传感器等，用于测量机器人的倾斜角度、步态力矩和周围环境。
控制系统则是根据传感器测量的数据进行计算和控制的核心部分，常用的控制算法包括PID控制、模糊控制和神经网络控制等。
三、制作过程1.机械结构设计双足竞步机器人的机械结构设计是机器人制作的重要环节。
由于机器人需要模拟人类的步态，机械结构需要能够实现人类步态的运动。
常用的设计原理包括杆件模型、连杆模型和刚体模型等，通过在设计中考虑杆件的长度、角度和连接方式等因素，实现机器人的步态运动。
2.电子系统设计3.软件系统设计双足竞步机器人的软件系统设计主要包括控制算法和用户界面设计。
控制算法需要根据机器人的步态模拟原理进行编写，实现机器人的稳定行走和竞速。
用户界面设计则是为了方便用户对机器人进行操作和控制，常用的设计方式包括图形界面和命令行界面等。
四、实验结果与分析经过设计和制作，我们成功地完成了一台双足竞步机器人，并进行了相关实验。
实验结果表明，机器人能够模拟人类的步态，并在不同的地形和速度下保持稳定。
同时，机器人还能够进行竞速比赛，并达到了预期的速度。
然而，我们也发现了一些问题。
首先，机器人在不同地形下的稳定性仍然有待提高，特别是在不平坦的地形上。
其次，机器人的竞速能力还有待改善，我们计划在之后的研究中进一步优化机器人的设计和控制算法。
五、总结通过本次的设计与制作，我们对双足竞步机器人的设计与制作技术有了更深入的了解。
步态模拟、传感器和控制系统、机械结构设计、电子系统设计和软件系统设计等都是构成双足竞步机器人的重要技术。
双足机器人技术设计
双足技术设计正文：1：引言双足是一种模仿人类动作的机械装置，具有各种应用潜力，如工业生产、军事任务和医疗护理等。
本文档旨在详细介绍双足技术设计的相关内容。
2：背景双足技术设计是一门复杂的学科，涉及机械工程、控制系统和人机交互等多个领域。
本章节将讨论双足的应用领域和市场需求，以及设计过程中需要考虑的关键问题。
3：需求分析在设计双足之前，需对其功能和性能进行详细分析。
本章节将讨论需要考虑的各种需求，包括的步态控制、稳定性、负载能力等。
4：机械设计机械设计是双足设计中的重要环节。
本章节将讨论机械设计的各个方面，包括的身体结构、关节设计、材料选择等。
5：传感器与感知传感器和感知技术对双足的运动和环境感知至关重要。
本章节将讨论双足所需的传感器类型和配置，以及感知算法的开发。
6：控制系统控制系统是双足的大脑，负责实现步态控制和姿态稳定等功能。
本章节将讨论控制系统的架构设计、控制算法和硬件实现。
7：人机交互人机交互是双足与人类用户进行有效沟通和协作的关键。
本章节将讨论人机交互界面的设计和实现，以确保与用户之间的良好交互体验。
8：系统集成与测试系统集成和测试是确保双足功能正常运行的关键步骤。
本章节将讨论系统集成和测试的方法和流程，以及如何验证的性能和功能。
9：安全与风险评估双足在使用过程中可能面临各种安全和风险问题。
本章节将讨论如何进行安全评估和风险分析，并提出相应的安全措施和风险管理策略。
附件：本文档涉及的附件包括但不限于机械设计图纸、控制系统算法代码和测试报告等。
法律名词及注释：1：知识产权：指由人的智慧创造的商品、服务或者技术所享有的权利，包括专利权、商标权、著作权等。
2：合规性：指符合法律、法规和政策等规定的要求，包括安全合规性、环境合规性等。
3：责任限制：指在合同或法律框架下对一方在特定条件下的责任进行限制的条款或规定。
双足机器人设计
小型双足步行机器人的结构及其控制电路设计两足步行是步行方式中自动化程度最高、最为复杂的动态系统。
两足步行系统具有非常丰富的动力学特性，对步行的环境要求很低，既能在平地上行走，也能在非结构性的复杂地面上行走，对环境有很好的适应性。
与其它足式机器人相比，双足机器人具有支撑面积小，支撑面的形状随时间变化较大，质心的相对位置高的特点。
是其中最复杂，控制难度最大的动态系统。
但由于双足机器人比其它足式机器人具有更高的灵活性，因此具有自身独特的优势，更适合在人类的生活或工作环境中与人类协同工作，而不需要专门为其对这些环境进行大规模改造。
例如代替危险作业环境中(如核电站内)的工作人员，在不平整地面上搬运货物等等。
此外将来社会环境的变化使得双足机器人在护理老人、康复医学以及一般家务处理等方面也有很大的潜力。
双足步行机器人自由度的确定两足步行机器人的机构是所有部件的载体，也是设计两足步行机器人最基本的和首要的工作[1]。
它必须能够实现机器人的前后左右以及爬斜坡和上楼梯等的基本功能，因此自由度的配置必须合理:首先分析一下步行机器人的运动过程(前向)和行走步骤:重心右移(先右腿支撑)、左腿抬起、左腿放下、重心移到双腿中间、重心左移、右腿抬起、右腿放下、重心移到双腿间，共分8个阶段。
从机器人步行过程可以看出:机器人向前迈步时，髓关节与踝关节必须各自配置有一个俯仰自由度以配合实现支撑腿和上躯体的移动;要实现重心转移，髋关节和踝关节的偏转自由度是必不可少的;机器人要达到目标位置，有时必须进行转弯，所以需要有髋关节上的转体自由度。
另外膝关节处配置一个俯仰自由度能够调整摆动腿的着地高度，使上下台阶成为可能，还能实现不同的步态。
这样最终决定髋关节配置3个自由度，包括转体(roll)、俯仰(pitch)和偏转(yaw)自由度，膝关节配置一个俯仰自由度，踝关节配置有俯仰和偏转两个自由度。
这样，每条腿配置6个自由度，两条腿共12个自由度。
双足竟步机器人研究报告
学 校：山东科技大学 队伍名称：Robot Master 参赛队员：杨 田 沈 李 郑 带队教师：徐
山东省高校第五届机器人大赛技术报告
关于技术报告和研究论文使用授权的说明
本人完全了解山东省高校第四届机器人大赛暨国际水下机器人邀请赛关于 保留、使用技术报告和研究论文的规定，即：参赛作品著作权归参赛者本人， 比赛组委会可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、技术报告以及 参赛机器人的视频、图像资料，并将相关内容编纂收录在组委会出版论文集中。
1.1 双足机器人现状..................................................................................................................1 1.2 本课题研究意义..................................................................................................................1 1.3 竞赛要求..............................................................................................................................1 第二章 双足步行机器人总体分析.................................................................................................. 2 2.1 目标定位..............................................................................................................................2 2.2 设计思路..............................................................................................................................2 第三章 机械结构设计.......................................................................................................................3 3.1 自由度的配置......................................................................................................................3
两足式自走机器人实验报告
两足式自走机器人实验报告本实验旨在设计和制作一种能够实现自主行走的两足式机器人，并通过实验验证其稳定性和行走能力。
通过该实验，能够加深对机器人结构和运动控制的理解，同时探索机器人在不同环境下的适应能力。
实验原理：两足式机器人是一种模仿人类步行的机器人，其设计灵感来源于人类运动生理学和动物运动机制。
在机器人的机械结构上，通常采用两条类似于人的双腿，脚部配有足底传感器以获取地面信息。
控制系统利用回馈控制和动态平衡算法，实现机器人的稳定行走。
实验步骤和结果：1. 设计和制作机器人的机械结构：根据机器人的预期功能和要求，设计机器人的双腿结构，选择合适的材料进行制作。
通过螺旋电机和关节连接完成机械结构的组装。
2. 完成机器人的电子设计和控制系统的搭建：设计机器人的电子线路，包括传感器、执行机构和控制芯片等。
设置动态平衡算法和运动控制程序，并进行算法调试和优化。
3. 进行机器人的行走实验：将机器人放置在光滑的地面上，通过控制程序操控机器人进行行走。
观察机器人步态和姿态的稳定性，记录机器人的行走速度和穿越障碍物的能力。
通过实验，我们得到了以下结果：1. 机器人能够实现基本的稳定行走：机器人能够通过动态平衡算法保持两腿的平衡，保证机器人不倒下。
虽然在初期的测试中机器人有时会出现摇晃和摆动的情况，但经过算法的调优和参数的优化，机器人能够保持更好的稳定性。
2. 机器人的行走速度较慢：由于机器人使用的是电机驱动的关节，其速度受到电机的转速限制。
因此，机器人的行走速度相对较慢，需要进一步优化驱动系统以提高机器人的运动速度。
3. 机器人的障碍物穿越能力有待提高：在穿越障碍物的实验中，机器人会遇到平衡和稳定性的挑战。
当障碍物高度较高时，机器人容易失去平衡而倒下。
因此，需要改善机器人的感知和控制系统，提高其在复杂环境中的适应能力。
实验总结：通过本实验，我们成功设计和制作了一种两足式自走机器人，并验证了其行走能力和稳定性。
实验结果表明，机器人能够实现基本的稳定行走，但其行走速度和穿越障碍物的能力还有待提高。
双足竞步(交叉足)技术总结
双足竞步（交叉足）机器人赛后技术总结By 崔铮●开始制作：2013-4-15日●准备时常：一个月●比赛时间：2013-5-11号●比赛结果：第四一．双足作品基本情况介绍二．问题概括1电子问题2机械问题3合作问题4收获经验三．下一步改进方向四．源程序此次比赛中间遇到了困难，暴露了问题，也积累了经验。
这其中有很多都是值得思索的。
记录下来下次提高。
一：双足作品基本情况介绍此双足作品运用ARM-CORTEX-M3为主控芯片，身材全铝，双足材料为3mm 电木，头部用镂空的铝加工，990g，距离超重10g。
舵机品牌为森汉SH15F。
如图所示。
侧面照正面照背面照此作品走路比较稳定，程序框架比较合理。
在后期舵机衰老的状况下走到了终点。
得了第四名成绩。
二．问题概括1电子问题1.稳压芯片问题。
刚开始选择的稳压模块不合适，导致舵机过分抖动和失控。
此过程浪费了将近两周调试时间。
之后选择了2596稳压芯片，舵机恢复正常。
中间自己焊接电路板的不准确，信号线接触不良等问题浪费了大量的时间，导致最后时间不够，只得熬夜。
这是一个教训，提前准备是良策。
2.舵机抖动原因。
信号线接触不良和电压不稳是主要原因。
选择良好的稳压模块很关键，太便宜的不能买，因为上面的2596芯片很可能是国产的。
信号线一定要注意接触是否良好，电压不稳定会出大问题。
3.电路板共地问题。
稳压芯片与单片机共地。
2机械问题本次设计双足，机械设计从开始到结束共用一周时间，但是一开始由于总体高度过于矮小导致无法正常行走，后来更改了机械部分的总体高度使得问题得以改善。
由于加工精度和组装精度不够，使得装配体总是存在较大误差，导致调试结果不顺利，总的来说，机械设计的还可以。
需要改进的是机械脚步的问题，脚步一直存在误差，所以需要更改一下机械结构。
总结：1更改机械设计尺寸。
2在设计机械之前先研究好规则。
不急于求成。
33合作问题这次合作比较顺利。
需要注意的问题：1.不要低估问题的难度，有问题要及时交流，不要因为人员之间沟通不到位浪费时间。
双足竞步机器人中期报告
双足竞步机器人中期报告
项目负责人：游博杰
指导老师：张秋实
一.项目简介
本机器人为双足竞步机器人，由两条腿组成，脚的类型为交叉足，顾名思义就是，双足交叉行走的机器人，关节自由度来源于180度双向可变速的舵机，控制部分为舵机控制板（集成）具体的控制源是8位A VR单片机，电源是经稳压后的6v电池，机身材料为铝(暂定，待改进)，大小限定为350mm*250mm*200mm以下，重量低于1KG。
具体功能：行走和翻滚。
二．课题研究的主要内容
以舵机控制板为控制系统，关节由舵机驱动，通过对舵机角度的调节来实现动作的实现，舵机的速度调节来实现行走或翻滚的快慢，依据此来设计机械结构，制作机身。
三．完成进度
控制源落实。
机械结构设计完毕。
部分机体制作完成（材料待改进）。
四．遇到的主要问题和解决办法
（1）原控制板因为贴片电阻损坏无法使用；
解决办法：在动手焊完无法修好的情况下的更换控制板得以解决。
（2）电压过高导致舵机超调（即抖动）；
解决办法：发现后加稳压模块得以解决。
（3）舵机无法准确到达目标角度；
解决办法：PMW波幅值太大，即速度太快，通过上位机降低速度。
五．预期目标
10周：确定新的机身材料，并采购替补舵机。
11周至12周：测量新舵机尺寸并改进结构。
13周至15周：制作机体并进行相应调试。
16周至17周：能行走和翻滚。
18周以后：细微调整优化速度和平衡性。
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中国矿业大学徐海学院双足竞步机器人设计与制作技术报告队名：擎天柱班级：电气13-5班_________________________成员：郭满意游世豪侯敏锐唐丽丽侯伟俊王胜刘利强杨光题目双足竞步机器人__________________________________________ 任课教师：李富强_________________________________________2015年12月双足竞步机器人设计与制作任务书任务下达日期：2015年10月16日设计日期：2015年11月1 日至2014年12月31日设计题目：双足竞步（窄足）机器人的设计与制作设计主要内容和完成功能：1、双足竞步机器人机械图设计;2、双足竞步机器人结构件加工;3、双足竞步机器人组装；4、双足竞步机器人电气图设计;5、双足竞步机器人控制板安装;6、整机调试7、完成6米的马拉松比赛。
教师签字:双足机器人的机构是所有部件的载体，也是设计双足机器人最基本的和首要的工作本文根据项目规划和控制任务要求，按照从总体到部分、由主到次的原则，设计了一种适合仿人双足机器人控制的机构。
文章首先从机器人整体系统出发，制定了总体设计方案，再根据总体方案进行了关键器件的选型，最后完成了各部分机构的详细设计工作。
经过硬件设计、包括机械结构设计、电路设计与制作，机器人步态规划算法研究，利用Atmega8芯片实现了对六个舵机的分时控制，编写VC上位机软件,通过串口通信对双足竞步机器人进行调试，通过人体仿生学调试出机器人的步态规划。
实现了双足竞步机器人稳定向前行走、立正。
关键词：双足机器人、机械结构目录1系统概述 (1)2硬件设计 (2)2.1机械结构 (2)2.2电路设计 (2)3软件设计 (4)3.1 AVR 单片机程序设计 (4)3.2 PC上位机调试软件设计 (4)4系统调试 (5)7.1源程序 (8)7.2相关图片 (9)1系统概述针对项目根据实际拟订目标，结合我们所学知识，从仿人外形和仿人运动功能实现，首先确定了双足双足机器人自由度。
双足机器人的机构是所有部件的载体，也是设计两足双足机器人最基本的和首要的工作。
它必须能够实现机器人的前后左右以及爬斜坡和上楼梯等的基本功能，因此自由度的配置必须合理。
首先分析双足机器人的运动过程（前向）和行走步骤：重心右移（先右腿支撑）、左腿抬起、左腿放下、重心移到双腿中间、重心左移、右腿抬起、右腿放下、重心移到双腿间，共分8个阶段。
双足机器人系统，从硬件上可以分为机械结构部分、驱动部分、传感部分和控制部分；从功能上可以分为机构模块、驱动模块、感知模块和控制模块。
机械结构部分的设计机械结构部分在整个系统中，起到一个平台的作用，机器人的其他部分都是在此机械结构的基础上进行安装调试的。
本文首先对双足机器人进行机械结构的设计，搭建双足机器人控制系统和步态规划的平台。
控制部分的设计因为我们选择舵机来对双足机器人进行驱动，而舵机一般都是通过PWM技术来进行控制的。
所以，为了实现对舵机的精确控制，需要设计出一个能够输出多路PWM信号的舵机控制器。
双足竞步机器人的步态规划由于双足竞步机器人具有多关节、多驱动器、多约束等特点，在对其进行步行规划及行走控制时有很大的难度。
如何规划机器人步态使其稳定行走仍是双足机器人研究领域的关键技术之一。
步态是在步行运动过程中，机器人的各个关节在时序和空间上的一种协调关系，通常由各关节运动的一组时间轨迹来描述。
步态规划的目标是产生期望步态，即产生在某个步行周期中实现某种步态的各关节运动轨迹（期望运动轨迹）。
步态规划是双足机器人稳定步行的基础，要实现和提高机器人的行走性能，必须研究实用而有效的步态规划方法，以实现机器人的稳定步行。
2硬件设计2.1机械结构双足机器人机械结构设计中关节轴系的结构设计必须紧凑，传动精度高，效率高，并保证提供必要的输出力矩和输出速度，以满足机构动态步行运动速度和承载能力。
在机械结构的总体设计方案制定后，我们对机械结构中关键器件进行了选型，主要包括轴系电机、传动杆件等，为此我们根据轴系对运动实现的重要性把机器人所有轴系分为两类：主要轴系和次要轴系。
主要轴系包括下肢所有轴系，它们涉及双足机器人基本运动功能的实现问题，因此是本项目机构设计的核心问题，其基本元件和结构方式必须首先确定下来才能展开以此为核心的机构设计和机加工工作。
要使机器人能够平稳的行走，首先要设计好机械结构。
我们选用了3个舵机作为机器人腿的3个关键，因为舵机的理论旋转角度是180度，所以我们把腿部和膝盖的2个舵机竖直55放置，脚步的1个舵机水平放置。
在选材方面，我们主要用的是铝合金板为主要的框架材料，也用了一些塑料的电路板做底板。
机器人的2个手臂也是用的金属做支撑，以保证机器人行走时的稳定，也减少了舵机震动所带来的影响。
2.2电路设计为了避免舵机的供电电源产生的电压波动对控制电路的干扰，控制电路与舵机的电源要进行隔离，即分开供电。
控制电路电源使用的是一个12V输出的AC-DC变压电源经7805 芯片后提供的5V电源，而舵机的电源提供了一个接口，外接一个7806芯片进行供电。
运动控制器的控制芯片模块包括单片机、时钟电路、复位电路、外部程序存储芯片扩展。
单片机采用Atmel公司的ATmega8AV单片机，它是8位的高性能嵌入式控制器,其内部集成了8k的可在线编程的Flash存储器;256字节的RAM可寻址64字节，具有32根I/O 口、3个可编程定时器、8个中断源、6个中断矢量、1个看门狗定时器。
时钟电路给系统提供时间基准,设计时采用11.05296MHz晶振。
同时，本设计还扩展了一片8k X 8位的外部存储芯片2864。
运动控制器采用一片AVR的单片机实现了PWM勺产生。
由于AVR具有他特有的并行处理能力和大量的IO接口，可以同时控制几十甚至上百个舵机同时工作，可以为后续的工作留出一定的空间。
串行通信模块主要用于ATmega弹片机与PC机之间的串行通信。
由于PC机的COM口符合RS-232标准,ATmega8单片机上的串行接口是TTL电平，在RS-232与TTL电平通信时，需要电平转换，因此，设计时利用MAX232芯片来作电平转换。
3软件设计3.1AVR单片机程序设计RB-150MG舵机的控制信号为PWM信号，通过改变占空比进而改变舵机转动的角度。
通过多次实验，测得脉宽在0.5ms-2.5ms时，对应舵机在0度-180度区间转动，并呈线性关系。
由于atmega8的8位pwm控制精度不高，为了可以精确调整舵机所转角度并能分时控制6路pwm,利用atmega8 t0定时器软件仿真pwm信号输出。
为了实现方便调试双足竞步机器人步态规划，我们设计pc上位机与avr单片机进行串口通信，设置avr单片机串口接收中断，接收对应舵机编号和该舵机pwm参数，并实时改变舵机角度，实现机器人仿真行走。
3.2PC上位机调试软件设计选用VC++6.0开发环境，利用MFC应用程序框架设计PC上位机调试机器人软件。
添加串口MSComn控件，添加对话框控件，每当通过滑动条改变舵机参数值触发串口响应函数，发送对应舵机编号和该舵机pwm参数，并在编辑框生成AVR单片机程序，再用正则表达式分析代码在上位机实现机器人的仿真行走，将调试出稳定的步态程序下载到单片机，实现机器人的规定动作。
上位机调试方法可以大大加快机器人的开发周期，并且能够让步行机器人行走稳定，上位机具有操作简单、修改容易、使用灵活等特点4系统调试首先对机器人的各个部位进行调试，组装完成后对软件部分进行调试。
各个部位：i膝部：膝部的机械尺寸精度要求较高，打动位置要精确，孔径大小要合适，否则容易使机器人在弯曲腿是，脚面和腿出现较大偏移，出现摩擦甚至跌倒，调试时难以直线行走，过孔在侧面应在一条直线上，孔径刚过螺丝为宜。
2足部：对于交叉足和狭窄足，在不超过要求的情况下，尺寸越大越好，前后尺寸对步行时机器人机身的稳定性有直接影响。
对于交叉足，左右脚伸出的交叉齿要坚硬，长度要尽量长,必须保证能够单腿站立，同时不会出现弯曲而导致机体倾斜。
重量宜重不宜轻。
对于狭窄足，尺寸应尽量大，以增加步行稳定性。
机身中心不宜偏高。
调试软件：软件的主旨是为了调试方便和自然，动作姿态连贯自然，所以软件可复杂但是调试要简单，需要调整的变量越少越好。
动作算法要深入考虑机器人行走时的步态规律，对动作进行平滑处理，这是软件调试的工作重心。
这一部分的任何改进都将对调试过程的效率产生很大的提高。
嵌入式软件的精髓：用最低成本达到最优效果。
5结束语首先，在教室里在老师的教授下学习了许多关于机器人的知识，老师上课生动有趣，也引起了我对机器人的浓厚兴趣。
在上完理论课后，我们在实验室领取到组装机器人的器件，并与另外七位同学组成一组进行机器人的拼装，在领取到零件后，我们明确的分工，有人裁剪图纸，有人打磨零件，有人折叠零件。
经过我们的努力，终于完成了机器人的组装。
然后开始进行机器人的程序设计，开始时像没头的苍蝇，完全找不到方向，然后想同学请教，终于有了初步的认识，开始自己设计程序，但是一直会出现问题，机器人走不起来，经过很长时间终于使机器人走了起来，可是走的过程中很不稳定，而且速度很慢，完全没有达到要求。
最后，我们与另一组完成的较好的一组进行交流讨论，然后进行修改，将能够同时运动的步骤进行整合，实现同时运行这些步骤来节约时间，也使两条腿同时动起来，这样会使机器人的迈步距离增大，同时也降低重心，这样机器人更稳定，可以更好的完成指定任务。
经过不懈努力终于完成了程序的编写，经过老师的检验，第一次以秒完成任务。
在同学的提醒下又进行了执行时间的修改，17 最终以10秒的成绩完成作业经过这次的学习和实验，我对机器人产生了浓厚的兴趣，希望以后可以继续接触机器人，养自己的努力与知识完成更多的机器人功能。
也希望能和同学更好的合作完成任务，培养团队合作精神。
6参考文献[1] 《双足竞步机器人的设计与实现》作者：王冰，朱旭光，贺智宇，刘子龙，崔哲源。
辽宁工程技术大学电子与信息工程学院2001[2] 《双足机器人技术设计》2011[3] 《单片机控制的多路舵机用PWIM产生方法》作者：付丽，刘卫国，伊强2006[5]《双足足球机器人行走步态研究》作者：杨晶东，洪炳镕，黄庆成。
哈尔滨工业大学学报20057附录7.1源程序#1P1567#2P1722#3P1544#4P989#5P1922#6P1189T1000 #4P1367#5P1611#6P1344T1000#2P1567#3P1722#5P1567T1000#1P1256#6P121仃1000#2P2033#3P1078#4P1056#5P1944T1000#2P1900#5P2056T1000#1P1411#6P1344T1000#1P1478#6P1256T1000#1P1544#6P1456T1000#1P1544#2P1700#3P1500#4P1078#5P1878#6P1456T1000 #2P1478#3P1811#4P1389#5P1567T1000#1P1433#6P121仃1000#2P1722#3P1633#4P989#5P1967T1000#1P1278#2P2056#3P1078#4P811#5P2144#6P1211T1000 #1P1589#6P1278T1000#6P1500T10007.2相关图片。